1 стр. из 1

Первое газовое месторождение в Коми АССР — Седь­ельское, расположенное к юго-востоку от Ухты, было открыто в 1935г., а в 1942г. началась его промышленная разработка. Именно здесь возник первый в Советском Союзе газовый промысел. Позднее в этом районе открыт ряд других газовых месторождений: в 1943г. — Войвожское, а в 1945г. — Нибельское. Открытие первых месторождений в Коми АССР — большая заслуга ухтинских геологов и их руководителя — Героя Социалистического Труда А.Я.Кремса.

Вскоре на территории Коми АССР возникли заводы по производству сажи, использующие газ в качестве сырья. Газовая сажа использовалась в резиновой промышленности.

К 1940г. в стране насчитывалось всего 325км действующих газовых магистралей местного значения, построенных в основном в западных областях Украины (Дашава-Выгода, Дашава-Жидачев, Дашава-Ходоров, Опары-Дрогобыч, Угеры-Стрый).

В период Великой Отечественной войны (1941–1945гг.) было сооружено еще 295км газопроводов. Газовая промышленность, по существу, начала развиваться лишь в эти годы. Климатические, почвенные и гидрологические условия в Коми АССР крайне затрудняли подземную прокладку промысловых трубопроводов, поэтому в 1941–1942гг. были сооружены первые открытые газопроводы небольшой протяженности.

В 1946г., в соответствии с решением Правительства за №1187, было положено начало строительству первого в мировой практике подвесного надземного магистрального газопровода на деревянных опорах Войвож-Ухта.

Проектные работы возглавил главный инженер проекта А.В. Булгаков. Разработку основных конструкций сооружения осуществил С.И. Новопавловский, а прочностные и газодинамические расчеты выполнил К.А. Веревкин. 12 февраля 1951г. А.В. Булгаков, С.И. Новопавловский и К.А. Веревкин получили авторское свидетельство №92013 на изобретение «Надземный трубопровод».

Газопровод диаметром 325мм подвешивали к деревянным опорам на высоте 1,2м от земли. В плане газопровод прокладывали в виде «змейки», что позволяло ему свободно изменять длину в пределах, необходимых для компенсации продольных деформаций. В местах перелома угол принимали около 23°, а на пересечениях с дорогами газопровод изгибался для создания требуемых габаритов. Деревянные опоры применялись двух типов: подвижные качающиеся и неподвижные с оттяжками, которые устанавливались посередине каждого прямолинейного участка (рис.1). В качестве противокоррозионной изоляции применяли обмазку трубопровода цементным молоком.

Рис.1. Конструкции опор газопровода Войвож-Ухта: слева — А-образная опора I типа; справа — неподвижная (мертвая) опора

Через два года ударной стройки (10.07.1948г.) газопровод Войвож-Ухта диаметром 325мм протяженностью 102,3км был пущен в эксплуатацию. Первыми потребителями газа были ижемские заводы термической сажи и тепловая электрическая станция г. Ухты.

Анализ работы подвесного газопровода показал его высокую эффективность, т.к. нагрузки на его тело при долевых и поперечных перемещениях практически отсутствуют. Необходимость газификации Ухтинского района потребовала строительства новой магистрали от Войвожского газового месторождения.

В 1959г., параллельно первой нитке магистрального газопровода диаметром 325мм, была построена вторая диаметром 426мм, рассчитанная на высокое, до 5 МПа, давление. Конструктивная схема надземной прокладки второй нитки полностью соответствовала ранее утвержденным проектным решениям по первой нитке. Общая длина построенных под Ухтой подвесных магистральных и промысловых газопроводов составила около 300км.

Магистральные подвесные газопроводы безаварийно служили многие годы, однако падающее пластовое давление газа на Войвожском месторождении привело к тому, что малые поселки Седью, Войвож, Нижняя Омра сами стали нуждаться в газе и, в первую очередь, для систем теплоснабжения. Поэтому технологическая схема была изменена, и уже от магистрали системы Вуктыл-Ухта газ стал поступать в газопровод диаметром 426мм, служащий для теплоснабжения малых поселков.
Необходимость в двух нитках отпала, и первый подвесной магистральный газопровод диаметром 325мм, прослуживший 55 лет, в 2003г. был демонтирован.

Для оценки технического состояния МГ диаметром 426мм специализированной фирмой ООО «Эридан» в течение 2000г. были выполнены лабораторные исследования металла труб диаметром 325, 426мм и полномасштабное полевое диагностирование МГ диаметром 426мм. Впервые за 40 лет эксплуатации газопровод Войвож-Ухта диаметром 426мм был обследован комплексными методами, позволившими получить исходную информацию, характеризующую текущее техническое состояние столь длительно эксплуатируемого линейного объекта.

Результаты комплексных исследований свидетельствовали об удовлетворительных служебных характеристиках металла и сварных соединений газопровода, способного еще многие годы функционировать в системе нефтегазодобывающего управления «Войвожнефть».

Текущей задачей являлось изыскание финансовых и технических возможностей для восстановления несущих и опорных элементов системы. Выполняя соглашение, подписанное с правительством Республики Коми, нефтяной компанией ООО «Лукойл-Коми» были профинансированы: проектные работы ПечорНИПИнефти, а капитальный ремонт и реконструкция газопровода — НГДУ «Войвожнефть», ООО «Усинсктрансстрой» и ООО «Ленпромстройсервис». Работы начались в июне 2000г. и были завершены в сентябре 2003г.

Значительность объема выполненных работ красноречиво отражают следующие цифры: расчищено на трассе более 95 га леса, заменено 6464 комплекта опор, из них 777 на болотах, восстановлено 1624 якоря неподвижных опор, устроено 10 переходов под ЛЭП, заменено и заново смонтировано 10 крановых узлов, 2 вагона специальной краски ушло на антикоррозионное покрытие газопровода. На реализацию социального проекта ООО «Лукойл-Коми» затратил более 87 млн. руб. Минимальный планируемый срок дальнейшей эксплуатации отремонтированного газопровода — 25 лет.

Опираясь на Ухтинский опыт эксплуатации надземных газопроводов, аналогичные системы затем были построены в Якутии и Канаде.

В новом тысячелетии, в период падающей добычи газа по отрасли, с началом широкомасштабной проработки вариантов освоения месторождений Крайнего Севера, опыт эксплуатации Ухтинских надземных газопроводов может быть использован для выбора и обоснования проектных решений, связанных с транспортом газа потребителю из северных регионов.

Электронно-микроскопическое исследование материала труб после длительной эксплуатации

Подвесные магистральные газопроводы (МГ) Войвож-Ухта общей протяженностью 207км были построены в конце 1940х, 1950х гг. Газопроводы диаметром 325 и ­426мм подвешивали к деревянным опорам на высоте 1,2м от земли и изолировали обмазкой — цементным молоком.

Для трубопроводов с большим сроком службы актуальным становится оценка качества металла труб. В настоящее время существуют различные методы и средства, позволяющие исследовать и определять конструкционные свойства трубных сталей. К ним относятся и электронномикроскопические (ЭМ) исследования металлических фольг на просвет, широко используемые для изучения протекания процессов в дислокационной структуре металла и ее эволюции на различных стадиях развития разрушения. Для лабораторных исследований из МГ вырезаны шесть фрагментов, по два фрагмента из каждого типа труб (табл. 1).

Химический состав определен спектральным методом на приборе SPECTROLab (Германия) по ГОСТ 18895 (табл. 2).

Исследованные трубы изготовлены из обычных сталей Ст.2 и Ст.4, невысокой (по современным требованиям) чистоты и, как недостаточно раскисленные, имеют повышенное содержание газов.

Многочисленные ЭМ-исследования поведения дислокаций в материалах, испытывающих различные механические воздействия, старение или усталость позволили сформулировать общие подходы к идентификации деградационных процессов через характеристические признаки дислокационной структуры. Так, процессы старения идентифицируются наблюдением закрепления дислокаций примесями внедрения: азотом и углеродом (I стадия старения), кластерами этих примесей и предвыделениями второй фазы (II стадия), выделениями (III стадия).

Усталость выявляют по развитию полос скольжения и зарождению между ними микропор и микротрещин. Таким образом, принцип ЭМ-диагностики состояния стали в длительно эксплуатируемом трубопроводе заключается:
 - в выявлении закрепления дислокаций и, как следствие, ограничениях их подвижности, которые рассматриваются как характеристические признаки деформационного старения;
 - в выявлении областей локальных деформаций, содержащих полосы скольжения, микропоры и микротрещины, являющихся характеристическими признаками развития усталости и других деградационных процессов.
 
Отсутствие или слабые признаки развития деформационного старения (I и II стадия — закрепление примесями, в т.ч. кластерами углерода и азота) и развитых полос скольжения с порами и микротрещинами дают основание продлевать срок эксплуатации стальной конструкции существенно выше регламентируемого ресурса. Электронномикроскопическое исследование структуры металла фрагментов труб проведено на просвечивающем ­электронном микроскопе JEM-7А с ускоряющим напряжением 100 кВ.

Для просмотра в электронном микроскопе из исследуемого металла изготавливали диски. Для этого заготовку в виде пластинки вырезали из массивных образцов параллельно оси трубы. Ее утончали сначала на грубой, а затем тонкой абразивной бумаге и вырезали из нее диски диаметром 3мм. До нужной толщины (0,01мм) их утончали электролитическим способом в ­специальном держателе. Основными структурными составляющими металла бесшовных труб диаметром 426х12,0мм являются феррит и перлит.

Перлитная составляющая относится к категории пластинчатого перлита, для которого характерно чередование пластин цементита и феррита. Ферритная составляющая относится к категории полиэдрического феррита. В зернах феррита наблюдаются дислокации  и дислокационные стенки, разбивающие зерна на отдельные фрагменты, разориентированные друг относительно друга на углы 1°. Дифракционный контраст в матрице на дислокациях, дислокационных стенках и границах ферритных зерен свидетельствует об отсутствии выделения на них карбидной фазы (цементита). Полосы скольжения отсутствуют.

По основным характеристическим признакам дислокационного строения и структурных составляющих металла бесшовной трубы диаметром 426мм в стали не обнаружено I-III стадий деформационного старения и областей локализации деформаций, предрасположенных к усталостному разрушению. Основными структурными составляющими металла спирально-шовных труб диаметром 426х8,0мм являются пластинчатый перлит и полиэдрический феррит. В ферритных зернах наблюдаются дислокации  и дислокационные ячейки. Ячеистая структура хорошо выражена, и можно видеть, что центральная часть ячеек очищена от дислокаций. Границы ячеек размыты и представляют собой скопления клубков дислокаций. Дифракционный контраст в матрице на границах зерен феррита, дислокациях и дислокационных границах ячеек свидетельствует об отсутствии на них выделений карбидной фазы. В отличие от металла бесшовной трубы, в металле спирально-шовной трубы не наблюдаются дислокационные стенки, которые характерны для следующей после образования ячеистой структуры стадии развития процесса деформационного старения. Структурные особенности основного металла бесшовной трубы диаметром 325мм заметно не отличаются от особенностей основного металла бесшовной трубы диаметром 426мм, поскольку они изготовлены из одной марки стали Ст.4. Колонии перлита имеют пластинчатый вид, в зернах полиэдрического феррита присутствуют дислокации и дислокационные стенки. Оборванные дислокационные стенки свидетельствуют о том, что процесс их формирования еще не завершился. Выделений карбидной фазы в матрице ферритного зерна и на его дислокационной структуре не наблюдается. Полосы скольжения отсутствуют. Особенности микроструктуры свидетельствуют о прохождении пластических релаксационных процессов в металле труб во время их эксплуатации.

Отсутствие признаков далеко зашедших процессов деформационного старения и усталости во всех трех исследованных фрагментах длительно эксплуатируемых трубопроводов дает основание заключить, что указанные деградационные процессы в них развиваются очень медленно.

Соответственно ЭМ-критериям долговечности, состояние металла в трубопроводах далеко от критического этапа развития процессов деформационного старения и усталости. Обнаруженные на микроуровне процессы соответствуют современным представлениям о деформационном старении материала длительно работающих трубопроводов и не являются препятствием для дальнейшей эксплуатации МГ на установленных технологических режимах.

Полная или частичная перепечатка материалов - только разрешения администрации!